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진자모빌의 마그네틱 키커를 바퀴 가속장치에 적용하고자 자석의 개수와 위치, 코일의 개수와 위치를 고민하고 결정하였다. 자석의 개수가 많을수록 가속이 잘 될 것으로 예상하였으나 자석이 많고 클수록 바퀴가 무거워져 생각만큼 가속 성능이 나오지 않았다. 가속 성능을 높이기 위해 전원장치의 전압을 높이자 코일을 고정했던 글루건이 녹아 떨어지는 상황이 있었고, 전압을 계속 높이자 회로가 타버리는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 코일의 개수를 늘렸고, 트랜지스터의 전류 용량이 더 큰 파워트랜지스 터를 이용해 회로를 새롭게 구성하였다. 그 결과 초기보다 상당히 빠르게 바퀴가 가속되는 결과를 얻을 수 있었다. 우리 바퀴 가속장치의 성능을 정량적으로 측정하기 위해 토크를 측정하고자 하였다. 다양한 토크 측정 방법을 조사하여 적용실험 방법에서 토크를 측정하는 방법을 고안하는 과정에서 시행착오를 겪었다.
본 연구에선 프로펠러의 원리를 탐구하고 프로펠러 날개(엽)의 중심(코어)와의 각도와 구부러진 정도를 곡률로 수치화하고 이를 변화시켜 가장 큰 효율을 낼 수 있는 배의 프로펠러를 만들려고 한다. 효율을 같은 기준에서 배의 속력이 얼마나 빠른지로 정의하고 날개의 각도는 중심 축을 기준으로 중심 축의 가장 아래를 영도로 정의하였고 곡률은 호의 길이를 일정하게 맞춘 후 중심각의 크기를 달리한 부채꼴에서 계산한 곡률의 값으로 정의하였다. 실험 설계 및 수행은 날개의 각도가 다른 프로펠러를 모델링하고 출력하여 배의 모터에 끼우고 가장 효율 이 좋은 날개의 각도를 찾는 실험을 설계 및 수행한다. 이후 가장 효율적인 날개의 각도와 서로 다른 곡률로 이루어진 날개를 3D 모델링하여 직접 모형 배에 달아 효율적인 프로펠러 모형을 제시한다. 주제어 : 프로펠러, 스크류 프로펠러, 효율, 모델링
본 연구는 광학적 원리를 이용하여 힘센서를 제작하고자 한다. 이를 위해 광활성 물질인 꿀, 사과즙, 설탕물 과 편광 현상을 이용하여 정밀한 힘센서를 제작하고, 설탕물 농도의 변화에 따른 힘센서의 정밀도는 어떻게 변하는지, 더 정밀한 힘센서는 무엇인지 알아보고자 한다. 실험 장치는 힘에 따라 매질의 높이가 변하게 하기 위해 실린더를 이중으로 쌓아 실린더 내부를 2개의 공간으로 분리되도록 설계하였다. 피스톤에 힘이 가해지면 매질이 바깥으로 밀려 힘을 가하게 되고 이 힘과 피스톤에 가해지는 힘이 같다는 사실을 이용하여 힘을 측정할 수 있도록 하였다. 모델링을 진행하여 제작한 후 꿀, 사과즙, 설탕물을 이용하여 실험을 진행하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 회귀 분석을 진행하여 조도-거리 관계식을 도출하였다. 도출한 조도-거리 관계식과 F=pgv를 이용하여 최종적으로 힘을 구하였다. 설탕물은 농도를 다르게 하여 실험을 진행한 후 어떤 농도가 가장 정확한지 알아보았다. 추가로 앱상에서 조도 데이터와 힘값을 출력할 수 있도록 코드를 작성하였다. 사과즙과 꿀을 이용한 힘센서에서는 사과즙을 사용하였을 때 더 정확하게 힘을 측정할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었으며 설탕물은 농도가 너무 낮아 정확한 결과를 얻지 못하였다. 본 연구를 통해 광활성 물질을 이용하여 정밀한 힘센서를 제작할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었으며 사과즙을 사용할 경우에 더 정밀한 힘 센서를 제작할 수 있다는 사실을 도출할 수 있었다. 주제어: 힘센서, 광활성, 편광, 조도 센서, 적외선 센서, 선형 회귀 분석
원격조작 로봇 시스템은 산업, 의료, 항공, 우주, 재난 등 다양한 분야에서 사용되고 있고 더 나은 성능과 사용 분야의 확대를 위해서 추가적인 개발을 이어가고 있다. 이러한 원격조작 로봇 시스템 중에서 도 마스터/슬레이브 장치라는 것을 활용하여 제어하는 방식에 관해 탐구했는데, 마스터/슬레이브 장치 란 이름에서 알 수 있듯 마스터 장치를 구동시키면 슬레이브 장치가 그에 대응하여 구동하는 원격으로 제어가 가능한 장치이다. 본 연구에서는 ROBOTIS STEAMCUP ENGINEER KIT1을 이용하여 마스터/슬레이브 장치를 각각 제작하여 R+ TASK라는 ROBOTIS 로봇 전용 코딩 프로그램으로 프로그래밍했다. 마스터 장치의 모터가 회전한 각도를 보드를 통해 슬레이브 장치로 보내어 슬레이브 장치의 모터가 그에 맞게끔 회전하게 프로그래밍했고 이를 통해 마스터/슬레이브 장치 구현에 성공하였다. 주제어: 로봇, 원격조작, 마스터/슬레이브 장치
펠티에소자에 직접적으로 온도센서를 연결한 실험을 진행하였다. 뜨거운 부분은 꾸준히 온도가 증가하는 경향성이, 차가운 부분은 온도가 감소하다 가 극솟값을 가지고 다시 증가하는 경향성을 관찰할 수 있었다. 냉각 팬에 가해주는 전압 차를 달리하며 냉각효율을 구해보는 실험을 진행하였다. 전압 차에 의한 냉각 속도 변화량은 전력 소모량에 의한 효율의 변화량에 비하여 미세하였다. 냉각 팬의 전압을 고정한 후, 소비전력에 따른 냉각 시간을 측정하였다. 23도(상온)에서 8도(코로나 백신이 보관되기 위한 최소한의 온도)까지 냉각하는데 필요한 소비전력이 최소가 되는 전압은 5.11961V라고 생각할 수 있었다. 주제어: 백신 냉각장치, 펠티어 소자, 이동형 냉각장치, 콜드체인
본 연구는 얼룩말의 줄무늬가 가지는 역할에 대한 주장 중 줄무늬 중 표면온도 하강 및 조절을 위한 설의 진위 여부 및 그에 대한 궁금증으로 이 연구를 계획하였다. 표면의 아래의 깊이에 따른 온도의 변화를 보기 위해 시리콘으로 여러 수의 줄무늬 실험군의 모형을 제작하였고 줄의 색깔별(검은색, 흰색)로, 깊이별로 온도 측정센서를 장치한 뒤 백열등으로 빛에너지를 주어 실험을 진행하였다. 이의 결과를 분석하여 줄무늬의 수와 깊이에 따른 온도 변화를 관찰하였으며 이를 통해 주로 표면에 가까울수록 경향성이 나타났으며 검은색 줄의 온도변화는 거의 균일하나 흰색 줄의 온도변화는 얼룩말 줄무늬가 많을수록 증가하였다. 나타난 결과를 통해, 이후 연구 방향을 모형 내 열의 전도의 영향을 줄이기 위한 모형크기의 증가와 고립계의 추가 등으로 정하였다. 주제어: 얼룩말, 줄무늬, 표면 온도, 친환경, 시스템
본 연구에서는 로봇의 에너지 효율 상승과 상용화를 위해 소형 다자유도 움직임이 가능한 링크 구조를 설계 하고 알맞은 재료를 탐색하며, 링크 말단을 자유롭게 움직일 수 있는 아두이노 코드를 제작하고, 이를 상용화 할 수 있는지 능력을 실험하고자 하는 연구이다. 주제어: 상용화, 다자유도, 링크 구조, 아두이노 코드, 에너지 효율
본 연구를 통해 담수의 색소 형성 세균 중에서 초임계 이산화탄소 염색 시 실크 직물에서 염착량이 높은 색소를 형성하는 세균으로 붉은색 계열 색소 형성 세균은 Flectobacillus roseus 으로, 주황색 계열 색소 형성 세균은 Bacillus sp. VITPGPR01을 동정하였다. 초임계 이산화탄소의 폴리에스터 염색을 120℃, 250bar 조건으로 실험한 결과 염착 효과가 높게 나타나 진주 실크 세균 색소 염색을 위한 온도와 압력 조건을 120℃, 250bar로 우선 탐색하였다. 알코올을 사용한 보조용매(공용매)에서 어두운 계열의 붉은색, 주황색 염착 현상을 최종적으로 확인하고 친수성 진주 실크를 염색할 수 있는 방안으로 보조용매인 에탄올 효과를 최종 검증하여다. 이를 통해 초임계 이산화탄소를 이용한 세균 색소의 다양한 색상으로의 실크 염색 가능성을 제시하였다. 또한 세균 색소를 실크 직물에 효율적으로 염색할 수 있는 에탄올 추출 및 초음파을 이용한 물리적인 파쇄로 세균 색소 염료를 수확하는 방법 그리고 FT-IR을 이용해 세균 색소의 친소수성, 소수성의 물질의 기능족을 확인함으로써 효율적인 염착에 필요한 염색 방안으로 보조용매(공용매) 에탄올을 사용한 염색 방법을 제안할 수 있었다. 따라서 본 실험을 통해 다량의 폐수가 발생하지 않고 소비되는 에너지량을 줄일 수 있는 초임계 이산화탄소를 이용한 실크 직물에서의 친환경 세균색소 염색을 소개함으로써 향후 초임계 이산화탄소와 다양한 보조용매(공용매)를 활용한 친환경 세균 색소 염색 방법의 개발 필요성을 알리 고자 하였다. 주제어 : 실크, 세균색소, 초임계 유체, 이산화탄소
우리의 연구는 초음파 물체 부상장치를 이용하여 비말 포집을 시도함으로써 PCR검사를 대체할 수 있을 지를 알아보며, 베르누이 원리와 초음파가 만든 정상파 사이의 연관성, 초음파 물체부상 장치의 원리 이해, 효과적인 비말 포집 기술을 탐구한다. 물체부상 장치는 아두이노 코딩을 이용하여 제작할 예정이고, 정상적인 물체 부상을 위하여 조건에 맞는 초음파 생성 장치의 위치, 각도, 크기 등을 계산하여 장치를 설계한다, 거리, 속도등의 변인을 통제하여 장치의 성능을 파악하고, 초음파 단자의 배열을 바꾸어가며 최대의 성능을 낼 수 있는 장치를 설계한 후 분무기나 가습기 등 비말과 유사한 입자 생성을 할 수 있는 물체를 이용하여 장치에서의 비말 포집 여부를 확인한다. 주제어: 초음파, 정상파, 베르누이 법칙, 물체부상, 비말포집
환경 친화적인 방향으로 발전되고 있는 미래모빌리티에서 효율적인 배터리 사용은 매우 큰 비중을 차지 하고 있다. 특히 자동차처럼 열적으로 밀페된 공간은 온도 상승에 매우 취약하므로, 효율적인 냉방 시스 템은 미래모빌리티에서 필수적이다. 이에 대한 효과적인 해결책으로 복사냉각 기술이 있다. 다양한 변인 에 따른 복사냉각 효율을 측정하고, 높은 복사냉각 효율을 가지는 장치를 고안해보았다. 주제어: 복사냉각, 미래모빌리티, 멜트블로운, 방사율, 반사율
필름에 대한 관심을 가지고 이에 대해 조사하던 중 지문 방지 필름이 발유가 아닌 빛 반사 억제를 통해 지문을 방지하며 이 과정에서 화질이 안 좋아지는 단점을 가진다는 것을 알게 되었다. 그래서 동식물의 표면 미세 구조를 연구하고 이를 이용해 발유 필름을 제작함으로써 이러한 지문 방지 필름의 문제점을 개선하고자 하였다. 이미 미세 표면 구조를 가진 것으로 알려진 식물들의 표면을 본떠 각 구조의 발유 능력을 비교하고 이를 통해 발유를 잘 일으키는 표면의 특성을 탐구하여 이를 필름에 적용한다면 발유 능력이 높으면서도 기존 필름의 단점을 개선한 필름을 제작할 수 있을 것이라 생각했다. 이를 위해 여러 식물 표본을 본떠 모델을 만들고 이들의 발유 능력을 측정한 뒤 비교 분석하여 발유 능력에 영향을 미치는 요인을 탐구하고 이를 필름과 비교하고 적용하여 개선된 필름을 제작하고자 한다. 주제어: PDMS, 접촉각, 표면 나노 구조, 생체 모방, 발유 필름
현재의 혈당량 측정 기술은 가정에서도 측정할 수 있는 만큼 간단하지만 간단한 자가 혈당 측정기의 경우 측정 환경 등 여러 요인에 따라 매번 결과가 다르게 나타나는 문제점을 가지고 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해 포도당의 광활성을 이용한 편광의 회전특성에 대한 연구와, 유사한 이론을 적용하여 당도계를 제작한 선행연구를 분석하여 실제 혈액의 혈당량 을 측정하고자 했다. 편광된 빛이 광활성을 가지는 포도당 수용액을 통과했을 때 광축이 회전하는 정도를 편광판과 Light-sensor를 이용해 측정하여 포도당 농도에 따른 광 검출량의 Standard curve를 도출하고자 했고, 도출된 Standard curve를 기반으로 하여 혈액에서의 광 검출량에서 혈당량을 계산하고 다른 방식으로 측정한 혈당량과 비교함으로써 정확성 을 검증하고자 했다. 아직 전반적인 실험은 제대로 진행하지 못하였지만, 앞으로 오차 원인에 대해 정확히 분석해고 해결해 나간다면 본래 연구 목적을 달성할 수 있을 것이다. 주제어: 혈당량, 포도당, 광활성, 편광, 자기장